220 ЛИТЕРАТУРА
1. Галушко, Ф. И., Комягин А. О., Мусатов И. Н. Управление качеством взрывной подготовки горной массы на основе оптимизации параметров БВР // Горная промыш- ленность. – 2017. – № 5 (135).
2. Gaich A., S. W., P. M. Blast optimization including automatic borehole placement and automatic rock mass characterization // Bergdagarna. Stockholm, 2020.
3. Bamford T., Esmaeili K., Schoellig A. P. A deep learning approach for rock fragmen- tation analysis // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. – 2021. – Vol. 145. – P. 104839.
4. Boos I. Yu. и др. Structural analysis of pit wall rock mass on 3D slope model construct- ed using a multicopter // Mining informational and analytical bulletin. 2021. № 12. p. 19–30.
5. Buyer A., Aichinger S., Schubert W. Applying photogrammetry and semi-automated joint mapping for rock mass characterization // Engineering Geology. – 2020. – Т. 264. – P. 105332.
6. Munaretti, E., McClure, R. A., Mendonça, C. S., Kloeckner, J., Scussiatto, M. P., Sou- za, L. O., Gewher, J. F. (2013). Blasting Optimization using 3D Photogrammetry in a South Brazilian Quarry.
7. Miao Y. и др. Rock Fragmentation Size Distribution Prediction and Blasting Parameter Optimization Based on the Muck-Pile Model // Mining, Metallurgy & Exploration. – 2021. – Vol. 38, № 2. – P. 1071–1080.
УДК 661.683.3
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ В ПРОЦЕССЕ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО СТЕКЛА ДЛЯ ГИДРОТЕРМАЛЬНОГО
СИНТЕЗА НИЗКОМОДУЛЬНЫХ ЦЕОЛИТОВ
APPLICATION OF INDUSTRIAL WASTE IN THE PROCESS OF LIQUID GLASS PRODUCTION FOR HYDROTHERMAL SYNTHESIS OF LOW-MODULUS
ZEOLITES Свахина Я.А., студент,
Пягай И.Н., д.т.н., с.н.с., директор Научного центра «Проблем переработки минеральных и техногенных ресурсов»
Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, [email protected] Svakhina Yana Andreevna, student
Pyagay Igor Nikolaevich, Doctor of Engineering Sciences, Senior Research Officer, Director of the Scientific Center “Problems of mineral and technogenic resources processing”
Saint-Petersburg Mining University, Saint-Petersburg, [email protected]
Аннотация. Современное развитие предприятий минерально-сырьевого сектора предполагает расширение сырьевой базы и снижение антропогенного воздействия на экосистему за счет вовлечения промышленных отходов в производственный цикл.
В данной работе рассмотрен способ получения жидкого стекла с кремниевым модулем от 2,3 до 3,7 путем утилизации кремнегеля – отхода производства фтористого алюми- ния. Полученное жидкое стекло может использоваться в качестве источника кремния для синтеза низкомодульных цеолитов.
Ключевые слова: кремнегель, промышленные отходы, жидкое стекло, кремние- вый модуль, цеолиты, гидротермальный синтез.
221
Abstract. The modern development of mineral sector enterprises involves expansion of the raw material base and reduction of anthropogenic impact on the ecosystem through the involvement of industrial waste in the production cycle. This paper considers a method of producing liquid glass with a silicon module of 2.3 to 3.7 by recycling silica gel – a waste product of aluminum fluoride production. The obtained liquid glass can be used as a source of silicon for synthesis of low-modulus zeolites.
Key words: silica gel, industrial waste, liquid glass, silica module, zeolites, hydrother- mal synthesis.
Введение. Большую долю среди выпускаемых неорганических продуктов зани- мают жидкие стекла, которые представляют собой водорастворимые силикаты натрия и калия. За счет своих свойств жидкие стекла получили широкое распространение в различных отраслях промышленности, так, их используют для получения бетонных смесей [1], огнеупорных и огнезащитных материалов [2], аморфного диоксида кремния [3], цеолитов [4], а также для создания твердых катализаторов [5].
В настоящий момент существующий промышленный способ получения жидких стекол из силикат-глыбы основан на высокотемпературных процессах и применении автоклавного оборудования. Высокая энергоемкость процесса и конструкционная слож- ность аппаратурного оформления являются основными недостатками данной техноло- гии [6]. По этой причине современные исследования направлены на разработку новых экономически выгодных способов их получения.
Возможность применения промышленных отходов в качестве альтернативного сы- рья позволит не только снизить материальные и энергетические затраты, но и уменьшить антропогенное воздействие на окружающую среду за счет переработки части отходов.
Одним из таких отходов является кремнегель – побочный продукт производства фторида алюминия, содержащий до 80 % масс. аморфного диоксида кремния [7]. По- скольку ежемесячно в отвалы направляется более 40 тыс. тонн гидратированного кремнегеля, то его можно рассматривать как перспективный кремнийсодержащий ис- точник для получения натриевого и калиевого жидкого стекла [8, 9].
Основная часть. В ходе работы для получения жидкого натриевого стекла был использован промышленный кремнегель. Исходное сырье подвергалось сернокислот- ной очистке для устранения содержащихся примесей алюминия и фтора. После чего очищенный продукт, содержащий более 98 % масс. SiO2, растворяли при температуре процесса от 80 до 100 оС в растворе едкого натра с концентрацией NaOH от 5 до 20 % масс. в исходном растворе.
В ходе исследования было установлено влияние концентрации исходного раствора щелочи и температуры процесса на характеристики получаемого продукта, где при уве- личении концентрации NaOH в исходном растворе наблюдалось снижение величины кремниевого модуля. Аналогичная ситуация наблюдалась при снижении температуры.
Для полученного жидкого стекла величина кремниевого модуля находилась в диапазоне от 2,3 до 3,7, при этом жидкое стекло с кремниевым модулем 2,7–2,8 было использовано для синтеза низкомодульных цеолитов.
В ходе гидротермального синтеза были получены образцы, которые представляли собой монофазу цеолита структурного типа NaA, что подтверждалось данными рентге- нофазового анализа. Полученные алюмосиликаты также имели характерную для цеоли- та типа NaA кубическую форму частиц.
Заключение. Таким образом, была исследована возможность применения отхо- дов производства фторида алюминия для получения натриевого жидкого стекла с раз- личным кремниевым модулем. Жидкое стекло на основе кремнегеля может быть ис- пользовано для гидротермального синтеза цеолитов структурного типа NaA. Рассмот- ренный способ представляет собой перспективное направление исследования в области получения водорастворимых силикатов.
222 ЛИТЕРАТУРА
1. Rasuli M.I. et al. A consideration on the one-part mixing method of alkali-activated material: problems of sodium silicate solubility and quick setting // Heliyon. 2022. Vol. 8,
№ 1. P. e08783.
2. Белых С.А., Новоселова Ю.В., Кудяков А.И. Жидкое стекло из микрокремнезе- ма в качестве связующего при получении огнезащитной композиции для древесины //
Системы. Методы. Технологии. 2016. Vol. № 4 (32). P. 154–160.
3. Hwang J., Lee J.H., Chun J. Facile approach for the synthesis of spherical mesopo- rous silica nanoparticles from sodium silicate // Mater. Lett. 2021. Vol. 283. P. 128765.
4. Tran-Nguyen P.L. et al. Facile synthesis of zeolite NaX using rice husk ash without pretreatment // J. Taiwan Inst. Chem. Eng. Elsevier B.V., 2021. Vol. 123. P. 338–345.
5. Roschat W. et al. Rice husk-derived sodium silicate as a highly efficient and low-cost basic heterogeneous catalyst for biodiesel production // Energy Convers. Manag. 2016.
Vol. 119. P. 453–462.
6. Бондаренко Д.О. et al. Энергосберегающая технология получения силикат- глыбы для произвдства жидкого стекла // Вестник БГТУ. 2017. Vol. 2, № 10. P. 111–115.
7. Vaiciukynienė D. et al. Effects of ultrasonic treatment on zeolite NaA synthesized from by-product silica // Ultrason. Sonochem. 2015. Vol. 27. P. 515–521.
8. Mamchenkov E.A., Prokofev V.I., Kochetkov S.P. Environmental aspects of impacts of the impurities in the industrial microsilica during its processing // Ekol. i Stroit. 2019.
Vol. 01, № 01. P. 4–11.
9. Baranov A.N. et al. Technology for Preparing Calcium Fluoride from Aluminum Production Waste // Metallurgist. 2017. Vol. 61, № 5–6. P. 485–490.
УДК 622.831.2
ГЕОМЕХАНИКА ЗАКЛАДОЧНЫХ МАССИВОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ВОДОРАСТВОРИМЫХ РУД
BACKFILLING MATERIALS GEOMECHANICS APPLYING TOWATER-SOLUTABLE DEPOSITS
Селихов А.А., аспирант, Санкт-Петербургский горный университет, [email protected]
Selikhov Aleksandr Aleksandrovich – post-graduate student, Saint-Petersburg mining university, [email protected]
Аннотация. Закладочные массивы месторождений водорастворимых руд пред- ставлены различными искусственными геоматериалами, которые имеют особенности деформирования в зависимости от способа их создания и состава. В данной работе рас- сматриваются виды закладочных массивов, применяемых в современной практике, а также указываются геомеханические модели, в настоящее время используемые для прогноза напряженно-деформированного состояния закладочного массива.
Ключевые слова: геомеханика соляных пород, раздробленные соляные породы, сгущенные хвосты обогащения, геомеханические модели искусственных массивов.
Abstract. Backfilling materials of deposits of water-soluble ores are represented by var- ious artificial geomaterials, which have specific deformation features depending on the meth- od of their creation and composition. In this paper, the types of backfilling materials used in modern practice are considered, as well as geomechanical models currently used to predict the stress-strain state of the backfilling materials are indicated.
Key words: geomechanics of salt rocks, crushed salt rocks, condensed enrichment tails, geomechanical models of artificial rock massifs.
